逆变器是应急电源的重要组成部分。为了完结应急电源中逆变器输出沟通电压的当令调理，减小输出电压谐波到达逆变电路数字化操控意图，三相逆变电路选用了正弦脉宽调制(SPWM)操控办法，以C8051F020单片机和SA4828为中心，完结对SPWM波的产生及体系的操控。运用单片机特有的端口衔接完结外围操控功用，这样就减少了应急电源对波形产生的处理时刻，确保波形具有较高精度，并且电路硬件衔接简略。
导言
跟着社会发展，越是信息化、现代化，就越依赖于电力，忽然断电会给人们正常的日子次序和学习带来影响，特别关于出产、日子中特别重要的负荷，一旦中止供电，将会构成严重的经济损失。应急电源产品已成为许多重要场所必不可少的重要设备，也是能够最有用地处理停电事端和电力质量不安稳等问题的有用途径，而逆变电路是应急电源的重要组成部分。逆变电路在应急电源中的效果是当市电断电或产生反常时，将蓄电池供给的直流电压逆变为三相沟通电输出，以确保重要负荷或设备的正常运转。现在，逆变电源大多选用正弦波脉宽调制(SPWM)技能，其操控电路大多选用模仿办法完结。模仿操控技能尽管现已十分老练，但存在许多缺陷如：操控电路的元器材多，电路杂乱，体积较大，灵活性不行等。本文规划了一种全数字化的三相PWM逆变电源，运用专用SPWM波形产生器与单片机衔接产生逆变驱动信号SPWM波，规划中选用了单片机C8051F020操控和MITEL公司的SA4828芯片作为波形产生器。
逆变电路的结构与作业原理
图1是逆变电路的构成。由蓄电池供给的直流电经过三相逆变电路变为沟通电，其基波频率是逆变电源的输出频率，该沟通信号经过输出变压器阻隔，再由低通滤波器滤去谐波，取得负载所需的三相正弦沟通电。
图1 逆变电路的结构
在逆变电路中，逆变器及其操控是逆变电路的中心。逆变器的操控选用SPWM操控办法，本文运用SPWM波产生器和单片机完结对逆变器及输出电压的操控。由操控器产生的SPWM波操控开关器材的通断，然后操控输出电压及其波形，并使输出电压安稳。
三相逆变器主电路规划
三相逆变器主电路如图2所示，是由三相逆变桥、变压器、滤波器组成。
逆变器开关器材选用6单元IPM智能功率模块。LCR低通滤波器中电感L的效果是按捺高次谐波经过;%&&&&&%C 为逆变器产生的高次谐波供给旁路;电阻R起阻尼效果，避免或按捺谐波的产生。在市电作业中止或许不正常时，蓄电池电压被加到直流总线上，经过由智能功率模块组成的逆变器，然后经过由LCR组成的滤波器和三相功率变压器，构成相电压为220 V的三相正弦沟通电给负载供电。三相逆变器的开关器材选用日本富士公司型号为PM100CVA60六单元IPM智能功率模块，其耐压可达600 V，集电极最大答应电流100 A，安全作业区较宽，驱动功率小、开关频率高、饱满压下降。别的该模块还具有带过流操控、滤波器体积小、噪声低、易散热、可靠性高级特色。模块的驱动信号为正弦脉宽调制(SPWM)信号。
功率元件智能功率模块IGBT-IPM是以功率器材IGBT为主体，一起把驱动电路、多种维护电路及报警电路等功用电路集成在同一模块内的新式混合集成电路。用智能功率模块作为电源的功率器材，能够简化硬件电路的规划，缩小电源体积，更首要的是进步了体系的安全性和可靠性。在选用智能功率模块IPM时，依据电压和电流的定额挑选。功率元件的电流定额考虑(2～3)倍的安全裕量。核算电流时应满意在输入电压动摇为最低时仍能满意输出功率。依据给定的技能参数核算功率元件的最大输出功率、额外电流值、额外电压值，终究选用100 A/600 V的智能功率模块，型号为PM100CVA60。 逆变操控器规划
操控电路的功用首要是产生SPWM驱动信号。SPWM是完结逆变器输出沟通电压调理、减小输出电压谐波的一种操控办法。运用SPWM操控构成的逆变器调理功用好，调理速度快，可使调理过程中频率和电压相配合，以取得好的动态功用，输出电压波形挨近正弦。为了完结此功用及逆变电路的数字化，本文运用单片机和专用SPWM波形产生器SA4828集成电路构成逆变操控器。该种办法软件编程简略，应急电源对波形产生的处理时刻少，并能确保波形具有较高精度，并且硬件衔接简略。
1、三相SPWM波形产生器SA4828
1.1、SA4828的功用特色
SA4828是英国MITEL公司研制出的一种专用于三相SPWM信号产生和操控的%&&&&&%芯片。具有精度高、抗搅扰能力强、外围电路简略、无温漂等长处，首要用于逆变电源、变频调速及应急电源等工业范畴。芯片的首要特性是：具有增强型微处理器接口，可与更多单片机兼容；能够独自调整各相输出，能够用于恣意不平衡负载；内置“看门狗”定时器进行监控，程序运转安全可靠；供给了软复位操控功用；调制波频率选用16位，增加了频率的分辨率，进步了逆变器输出频率的精度；片内ROM供给三种可供挑选的波形，适用于多种运用场合，其间能供给的纯正弦波可用于停止逆变电源和单相沟通调速。
1.2、SA4828的作业原理
SA4828原理框图如图3所示。它接纳并存储微处理器初始化指令和操控指令，首要由总线操控、地址/数据总线、存储器、操控寄存器组成，以操控字的方式完结。三相输出操控电路的每相输出操控电路由脉冲撤销和脉冲延时电路构成，脉冲撤销将脉冲宽度小于撤销时刻的脉冲去掉，延时电路确保死区距离，以避免在转化瞬间桥路开关器材呈现直通现象。
三种不同波形的挑选经过传输给初始化寄存器和操控寄存器的指令来设置三种波形ROM。“看门狗”电路在承受单片机宣布的指令时，一旦呈现问题，总线操控会宣布复位“看门狗”信号，使“看门狗”延时关断驱动信号。SA4828增设了8个寄存器单元以进步频率精度及能独立操控三相波形幅值。体系进行初始化时，微处理器经过SA4828内部的总线操控和译码电路向其初始化寄存器中写数据，完结载波频率、调制频率的规模、脉冲延迟时刻及计数器复位的设置。在运转过程中，实时地向操控寄存器中写数据，完结对调制波频率、调制波幅值、正/回转、过调制、输出制止等参数的改写，使 RPHT，RPHB，YPHT，YPHTB，BPHTB，BPHT6个引脚输出的SPWM信号产生改动。
2、操控电路硬件规划
以SA4828与单片机C8051F020为中心构成的操控器电路规划如图4所示。操控电路依据给定的参数输出三相SPWM信号给智能功率模块IP-M，完结对功率晶体管的通断操控。 C8051F020经过8位P0端口与SA4828的地址、数据管脚AD0～AD7相连，作业时，单片机首要对SA4828进行初始化，界说载波频率，电源频率规模、死区、最小脉冲撤销时刻等参数。然后向SA4828的操控寄存器传送电源的频率操控字和起伏操控字等参数。正常作业时，依据需要对 SA4828的操控数据进行修正，完结体系的反应与实时操控，以及调压操控。为完结体系的稳压功用，选用平均值反应PI调理。输出电压经阻隔送入 C8051F020单片机的A/D转化口即P3.0口，转化成果参加PI运算，运算成果即为SA4828起伏操控寄存器的操控字。从RPHT～BPHB的 6个引脚输出相应频率和电压的SPWM操控信号，经阻隔电路后，别离操控智能功率模块IPM的6个IGBT的导通与截止，最终在3个输出端上产生对称的三相SPWM电压。SA4828作为单片机的外设，与单片机并联，经过对单片机编程，只需将SPWM的初始化信息和操控信息写入SA4828的相关寄存器，即产生准确的全数字化的三相的SPWM波形。
3、操控电路软件规划
软件是逆变器操控体系的中心，它决议逆变器的输出特性。SA4828产生SPWM信号的程序流程如图5所示。
对SA4828芯片的操控是经过微处理器接口将相应的参数送入芯片内部的2个48位的寄存器R14，R15来完结的，它们是初始化寄存器和操控寄存器。数据先被读入一系列暂时寄存器R0～R5中，然后经过一条虚拟的写操作将数据传送至相应的R14，R15寄存器。单片机先将SA4828复位，向其传送初始化参数和操控参数后，SA4828即能够输出SPWM波，逆变器随后处于作业状况。一起单片机不断查询输出状况，以便随时调整SPWM输出特性。对 SA4828芯片的操控是经过微处理器接口将相应的参数送入芯片内部的两个48位初始化寄存器R14和操控寄存器R15来完结的。数据先被读入暂时寄存器 R0～R5中，然后经过一条虚拟的写操作将数据传送至相应的R14，R15寄存器。只需体系正常作业，看门狗定时器就不断被更新，以避免其溢出而中止 SPWM输出。 逆变器操控体系的主程序流程图如图6所示。
单片机在初始化程序中完结对单片机、SA4828以及其他可编程器材的初始化，接着对市电进行检测，假如市电不正常，则发动逆变器作业，经过操控将开关元件切换至逆变器输出。并将输入状况存入操控寄存器，显现数据，假如输出电压或维护等产生改动，则报警输出以采纳办法使体系正常运转。
结语
逆变主电路选用的智能功率模块不只使电路结构简略，并且使得呈现的浪涌电压、门极振动、噪声引起的搅扰等问题能有用得到操控。三相逆变电路SPWM操控办法，运用专用SPWM产生器和单片机构成逆变器的操控体系，规划简略，操控电路运用器材少，因此可下降成本、进步可靠性。
